Змеиная кожа вдохновила ученых на создание нового материала, снижающего трение

Группа исследователей под руководством Университета штата Колорадо в Боулдере (CU Boulder) разработала новый вид синтетической «кожи». Она скользкая, как чешуя змеи. Исследование, опубликованное в журнале Applied Materials & Interfaces, посвящено недооцененной проблеме инженерии: трению.

Каждый день различные машины — от роботов до автомобилей — теряют огромное количество энергии просто потому, что их части трутся друг о друга. Чтобы уменьшить эти потери, Ифу Динг (Yifu Ding), старший автор новой статьи и его коллеги воспользовались подсказками природы и обратили внимание на змей.

«Тело змей достаточно мягкое, чтобы принимать самые разные формы, — объясняет Динг, профессор факультета машиностроения в CU Boulder. — Также змеи двигаются очень быстро, если это необходимо. Отчасти из-за свойств их кожи».

В своем последнем исследовании ученые разработали инструмент межфазной полимеризации твердое тело — жидкость (SLIP). Он позволяет им накладывать тонкий слой кожи на существующие поверхности — эластомеры. Например, на резину. Этот слой очень похож на чешую змеи и может превратить липкую поверхность в скользящую. Технология пригодится для машин, которые не переносят намокания.

Есть много новых инженерных приложений, например, мягкие роботы или носимые датчики, где нельзя использовать эти традиционные жидкие смазочные материалы. Поэтому ученые придумали изменить саму поверхность. Теперь это возможно благодаря змеям.

Змеиные чешуи вблизи. Предоставлено: Pixabay.

Своим скольжением змеи во многом обязаны чешуе. Если поместить одну из этих небольших структур под микроскоп, можно заметить, что они состоят из множества слоев ткани, уложенных друг на друга. Верхний слой похож на кератин, из которого сделаны ногти человека. Он очень хрупкий и жесткий. Затем чешуя постепенно переходит на более мягкий материал внизу. Такую комбинацию твердого поверх мягкого дает змеям преимущество, помогая им сохранять низкое трение, оставаясь при этом гибкими. Именно эту функцию ученые хотели воспроизвести в лаборатории.

Синтетическая «кожа» в стиле змеиной кожи под микроскопом. Предоставлено: лаборатория Динг.

Группа начала с основы, сделанной из полидиметилсилоксана (ПДМС), эластичного материала, распространенного во многих медицинских технологиях. Затем исследователи применили технику SLIP, чтобы нанести на эту основу тонкий чешуйчатый слой синтетического материала.

Метод работает путем смешивания небольших молекул с пленкой жидкости, а затем с помощью света, заставляющего их выпасть из суспензии. Потом строительные блоки проникают в ПДМС и образуют гибридный скин-слой. В результате получается лабораторный эквивалент сапог из змеиной кожи.

Группе ученых предстоит еще много работы, прежде чем она сможет начать применять свою скользкую поверхность к суставам настоящих роботов.


Читать далее

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Из-за Солнца атмосфера Земли потеряет весь свободный кислород

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Skin — кожа

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Вирус герпеса перестраивает геном человека, но есть способ его остановить
Наука
Разработаны роботы размером с игрушечную машинку для ремонта водопроводных труб
Новости
В Самаре запустили первый в России дата-центр, объединяющий майнинг и ИИ
Новости
Болезнь Паркинсона на ранней стадии определят по ушной сере
Наука
BI-стратегия компании: что она дает и как ее создать
Мнения
В Мариинке показали оперу, которую дописал искусственный интеллект
Новости
Открыт нейронный путь, который приводит к бессонице после перенесенного стресса
Наука
Китайский маглев установил рекорд: разогнался до 650 км/ч за семь секунд
Новости
Австралийские бабочки используют звезды для навигации в пространстве
Наука
Древний череп из Китая впервые позволил понять, как выглядели денисовцы
Наука
Открыта загадочная связь между уровнем кислорода и магнитным полем Земли
Космос
Альтернатива сжиганию: разработана технология переработки угля в высокотехнологичное сырье
Наука
Ракета Starship Илона Маска взорвалась на площадке при подготовке к испытаниям
Космос
TECNO MEGABOOK K15S: универсальный ноутбук для тех, кто работает, создает и отдыхает
Кейсы
Два китайских спутника встретились на орбите Земли
Космос
В Москве пройдет второй Международный технологический конгресс МТК-2025
Новости
Из перовскита создали датчик изображения, который улавливает в три раза больше света
Новости
ИИ научили предсказывать риск провала технологических новинок
Новости
Разработан нанопластырь с микроиглами, который может заменить биопсию
Наука
В глубинах Тихого океана обнаружили пауков, питающихся бактериями
Наука